Нитрат тория(IV)
| |
| Идентификаторы | |
|---|---|
| |
3D model ( JSmol )
|
|
| ХимическийПаук |
|
| Информационная карта ECHA | 100.034.090 |
| Номер ЕС |
|
ПабХим CID
|
|
| НЕКОТОРЫЙ |
|
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| Th(NO 3 ) 4 | |
| Молярная масса | 480,066 (безводный) 552.130 (тетрагидрат) 570,146 (пентагидрат) 588,162 (гексагидрат) |
| Появление | Бесцветный кристалл |
| Температура плавления | 55 ° C (131 ° F; 328 К) |
| Точка кипения | Разлагается |
| Растворимый [ 1 ] | |
| Опасности | |
| СГС Маркировка : | |
   
| |
| Предупреждение | |
| Х272 , Х302 , Х315 , Х319 , Х335 , Х373 , Х411 | |
| P210 , P220 , P221 , P260 , P261 , P264 , P270 , P271 , P273 , P280 , P301+P312 , P302+P352 , P304+P340 , P305+P351+P338 , P312 , P314 , P321 , P330 , P332+P313 , P337+P313 , P362 , P370+P378 , P391 , P403+P233 , P405 , P501 | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Нитрат тория(IV) — химическое соединение , соль тория и азотной кислоты с формулой Th(NO 3 ) 4 . Белое твердое вещество в безводной форме, может образовывать тетра- и пентагидраты . Как соль тория он слаборадиоактивен .
Подготовка
[ редактировать ]Гидрат нитрата тория (IV) можно получить реакцией гидроксида тория (IV) и азотной кислоты :
- Th(OH) 4 + 4 HNO 3 + 3 H 2 O → Th(NO 3 ) 4 + 5 H 2 O
Различные гидраты получаются путем кристаллизации в разных условиях. Когда раствор очень разбавлен, нитрат гидролизуется. Хотя на протяжении многих лет сообщалось о различных гидратах, а некоторые поставщики даже заявляют, что имеют их в наличии, [1] на самом деле существуют только тетрагидрат и пентагидрат. [ 2 ] То, что называется гексагидратом и кристаллизуется из нейтрального раствора, вероятно, является основной солью. [ 3 ]
Пентагидрат является наиболее распространенной формой. Кристаллизуется из разбавленного раствора азотной кислоты. [ 4 ]
Тетрагидрат Th(NO 3 ) 4 •4H 2 O образуется при кристаллизации из более сильного раствора азотной кислоты. Концентрации азотной кислоты от 4 до 59% приводят к образованию тетрагидрата. [ 2 ] Атом тория имеет 12-координацию, к каждому атому тория присоединены четыре бидентатные нитратные группы и четыре молекулы воды. [ 3 ]
Для получения безводного нитрата тория(IV) термическое разложение Th(NO 3 ) 4 ·2N 2 O 5 необходимо . Разложение происходит при 150-160°С. [ 5 ]
Характеристики
[ редактировать ]Безводный нитрат тория — вещество белого цвета. Он ковалентно связан с низкой температурой плавления 55 °C. [ 2 ]
Пентагидрат Th(NO 3 ) 4 ·5H 2 O кристаллизуется в виде прозрачных бесцветных кристаллов. [ 6 ] в ромбической системе. Размер элементарной ячейки a=11,191 b=22,889 c=10,579 Å. Каждый атом тория дважды связан с каждой из четырех бидентатных нитратных групп и с тремя молекулами воды через атомы кислорода. Всего торий одиннадцатикоординированный. В кристаллической структуре есть также две другие молекулы воды. Вода связана водородом с другой водой или с нитратными группами. [ 7 ] Плотность 2,80 г/см. 3 . [ 4 ] Давление паров пентагидрата при 298К составляет 0,7 Торр , при 315К возрастает до 1,2 Торр, а при 341К – до 10,7 Торр. При 298,15К теплоемкость составляет около 114,92 калК. −1 моль −1 . Эта теплоемкость сильно уменьшается при криогенных температурах. Энтропия образования пентагидрата нитрата тория при 298,15 К составляет -547,0 калК. −1 моль −1 . Стандартная энергия образования Гиббса составляет -556,1 ккалмоль. −1 . [ 8 ]
Нитрат тория может растворяться в нескольких различных органических растворителях. [ 7 ] включая спирты, кетоны, сложные и простые эфиры. [ 3 ] Это можно использовать для разделения различных металлов, таких как лантаноиды. При нахождении нитрата аммония в водной фазе нитрат тория предпочитает органическую жидкость, а лантаноиды остаются с водой. [ 3 ]
Нитрат тория, растворенный в воде, снижает ее температуру замерзания. Максимальная депрессия точки замерзания составляет -37 °С при концентрации 2,9 моль/кг. [ 9 ]
При 25° насыщенный раствор нитрата тория содержит 4,013 моль на литр. При этой концентрации давление пара воды в растворе составляет 1745,2 Па по сравнению с 3167,2 Па для чистой воды. [ 10 ]
Реакции
[ редактировать ]При нагревании пентагидрата нитрата тория образуются нитраты с меньшим количеством воды, однако соединения также теряют некоторое количество нитратов. основной нитрат ThO(NO 3 ) 2 При 140 °C образуется . При сильном нагревании диоксид тория . образуется [ 7 ]
Полимерный пероксинитрат осаждается при соединении перекиси водорода с нитратом тория в растворе с разбавленной азотной кислотой. Его формула Th 6 (OO) 10 (NO 3 ) 4 ·10H 2 O. [ 7 ]
При гидролизе растворов нитрата тория образуются основные нитраты Th 2 (OH) 4 (NO 3 ) 4 · x H 2 O и Th 2 (OH) 2 (NO 3 ) 6 ·8H 2 O. В кристаллах Th 2 (OH) 2 (НО 3 ). 6 •8H 2 O пара атомов тория соединена двумя мостиковыми атомами кислорода. Каждый атом тория окружен тремя бидентатными нитратными группами и тремя молекулами воды, в результате чего координационное число достигает 11. [ 7 ]
При добавлении щавелевой кислоты к раствору нитрата тория нерастворимый оксалат тория выпадает в осадок. [ 11 ] Другие органические кислоты, добавленные к раствору нитрата тория, образуют осадки органических солей с лимонной кислотой; основные соли, такие как винная кислота , адипиновая кислота , яблочная кислота , глюконовая кислота , фенилуксусная кислота , валериановая кислота . [ 12 ] Другие осадки также образуются из себациновой и азелаиновой кислот.
Двойные соли
[ редактировать ]Гексанитраттотораты с общей формулой M я 2 Th(NO 3 ) 6 или М II Th(NO 3 ) 6 ·8H 2 O получают путем смешивания нитратов других металлов с нитратом тория в разбавленном растворе азотной кислоты. М II может представлять собой Mg, Mn, Co, Ni или Zn. М я может быть Cs, (НЕТ) + или (НЕТ 2 ) + . [ 7 ] Кристаллы октагидрата гексанитрата двухвалентного металла тория имеют моноклинную форму с близкими размерами элементарной ячейки: β=97°, a=9,08 b=8,75-8 c=12,61-3. [ 13 ] Пентанитратотораты с общей формулой M я Th(NO 3 ) 5 • x H 2 O известны для M я быть Na или K. [ 7 ]
K 3 Th(NO 3 ) 7 и K 3 H 3 Th(NO 3 ) 10 •4H 2 O. Известны также [ 3 ]
Комплексные соли
[ редактировать ]Нитрат тория также кристаллизуется с другими лигандами и органическими сольватами, включая диэтиловый эфир этиленгликоля , три(н-бутил)фосфат , бутиламин , диметиламин и оксид триметилфосфина . [ 3 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Департамент здравоохранения Нью-Джерси. Нитрат тория . Информационный бюллетень об опасных веществах, 1987 г.
- ^ Jump up to: а б с Бенц, Р.; Наумидис, А.; Браун, Д. (11 ноября 2013 г.). Торий: Дополнение к соединениям тома C 3 азотом . Springer Science & Business Media. стр. 70–79. ISBN 9783662063309 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Кац, Джозеф Дж.; Сиборг, Гленн т. (2008). «Торий». Химия актинидных и лантанидных элементов . Спрингер. стр. 106–108. ISBN 978-1-4020-3598-2 .
- ^ Jump up to: а б Херрманн, Вашингтон; Эдельманн, Фрэнк Т.; Поремба, Питер (1999). Синтетические методы металлоорганической и неорганической химии, том 6, 1997: Том 6: Лантаниды и актиниды (на немецком языке). Георг Тиме Верлаг. п. 210. ИСБН 9783131794611 .
- ^ Дж. Р. Ферраро, Л. И. Кацин, Дж. Гибсон. Реакция тетрагидрата нитрата тория с оксидами азота. Безводный нитрат тория. Журнал Американского химического общества , 1955, 77(2):327-329.
- ^ Уэки, Т.; Залкин А.; Темплтон, Д.Х. (1 ноября 1966 г.). «Кристаллическая структура пентагидрата нитрата тория по данным рентгеновской дифракции» . Акта Кристаллографика . 20 (6): 836–841. Бибкод : 1966AcCry..20..836U . дои : 10.1107/S0365110X66001944 . S2CID 96633729 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Браун, Д. (1973). «Карбонаты, нитраты, сульфаты, сульфиты, селенаты, селениты, теллураты и теллуриты». В Байларе, Дж. К. (ред.). Комплексная неорганическая химия (1-е изд.). Оксфорд [ua]: Пергамон Пресс. стр. 286–292. ISBN 008017275X .
- ^ Чеда, JAR; Веструм, Эдгар Ф.; Морсс, Лестер Р. (январь 1976 г.). «Теплоемкость Th(NO3)4·5H2O от 5 до 350 К» (PDF) . Журнал химической термодинамики . 8 (1): 25–29. дои : 10.1016/0021-9614(76)90146-4 . hdl : 2027.42/21859 .
- ^ Апельблат, Александр; Азулай, Дэвид; Сахар, Аяла (1973). «Свойства водных растворов нитрата тория. Часть 1. Плотность, вязкость, проводимость, pH, растворимость и активность при температуре замерзания». Журнал Химического общества, Транзакции Фарадея 1: Физическая химия в конденсированных фазах . 69 : 1618. дои : 10.1039/F19736901618 .
- ^ Калинкин, А.М. (2001). «Расчет фазовых равновесий в системе Th(NO3)4-HNO3-H2O при 25°C». Радиохимия . 43 (6): 553–557. дои : 10.1023/А:1014847506077 . S2CID 92858856 .
- ^ Бэгналл, Кеннет В. (12 декабря 2013 г.). Торий: Соединения с углеродом: карбонаты, тиоцианаты, алкоксиды, карбоксилаты . Springer Science & Business Media. п. 82. ИСБН 9783662063156 .
- ^ Бэгналл, Кеннет В. (12 декабря 2013 г.). Торий: Соединения с углеродом: карбонаты, тиоцианаты, алкоксиды, карбоксилаты . Springer Science & Business Media. стр. 66, 73, 74, 105, 107, 113, 122. ISBN. 9783662063156 .
- ^ Шчавничар, С.; Продич, Б. (1 апреля 1965 г.). «Кристаллическая структура двойных нитрат-октагидратов тория и двухвалентных металлов» . Акта Кристаллографика . 18 (4): 698–702. Бибкод : 1965AcCry..18..698S . дои : 10.1107/S0365110X65001603 .
Примечания
[ редактировать ]- 1. ^ Фальшивые гидраты включают 12, 6, 5,5, 2 и 1 молекулу воды.